含水率及加载速率对纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性的影响

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期水利水运工程学报No．52013年10月AND目N口ⅡNG0Ct．2013含水率及加载速率对纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性的影响苏安双，宁逢伟，韩旭东，丁建彤，蔡跃波(1．南京水利科学研究院，江苏南京210029；2．中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都610081)摘要：试验中观察到含水率及加载速率对钢纤维、粗合成纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性测试中的脆断概率影响显著，为此，研究了这2个试验条件对弯曲韧性测试的影响．试件在(20+2)oC、(60_+5)％相对湿度条件下分别干

2、燥0，16，24及72h，获得不同程度的干湿状态；然后按照ASTMC1609及CECS13的三分点加载，以0．05mIn／min加载速率测试弯曲韧性．对于干燥时间分别为24和72h的试件，以0．05，0．10及0．20ram／rain加载速率分别测试其弯曲韧性．结果表明，随着含水率降低，第一峰值弯曲强度明显降低；未经干燥的水饱和试件弯韧试验中均发生脆断，但经干燥非饱和试件的特定挠度下残余弯曲强度、弯曲韧性。。。随含水率降低而呈现降低趋势．纤维增韧喷射昆凝土第一峰值强度、残余弯曲强度、弯曲韧性随加载速率提高而增大；配

3、合比相同时，相对含水率较高，上述抗弯性能随加载速率提高而增大的趋势更为明显；其原因可以解释为受孔隙中自由水Stefan效应引发黏聚力作用．关键词：纤维增韧喷射混凝土；弯曲韧性；含水率；加载速率；粗合成纤维中图分类号：TU528．572文献标志码：A文章编号：1009—64ox(2o13)o5-oo46-o8喷射混凝土被广泛应用于隧道、洞室及地下工程的支护．近年来，工程界经常使用钢纤维、粗合成纤维增韧的方法，提高喷射混凝土的抗拉、抗剪、抗弯、抗疲劳及抗冲击性能，这种情况在具有高地应力、高岩爆风险的支护施工中尤为常见．

4、与素混凝土相比，纤维增韧混凝土具有更高的弯曲韧性⋯．纤维增韧混凝土弯曲韧性测试方法的国内外标准包括CECS13：2009、JSCE—SF4及ASTMC1609[2-4]．按照上述标准，从材料和配合比角度针对纤维增韧喷射混凝土(FRSC)弯曲韧性影响因素的试验研究不断展开．然而，含水率与加载速率这2个试验条件对FRSC弯曲韧性影响的相关研究却极为少见．对于进行弯曲韧性测试的试件的含水率，CECS13：2009、JSCE—SF4及ASTMC1609均要求将试件从标准养护条件下取出后，立即进行弯曲韧性测试，以防止水分散失

5、．参照这一规定，笔者进行了若干组FRSC弯曲韧性测试．结果表明，试件在测试过程中发生脆断的概率较高．一些相关研究则指出，在进行弯曲韧性测试之前，混凝土试件须在干燥环境条件下放置3—4h_8]．由此可见，含水率可能在很大程度上影响FRSC的弯曲韧性测试结果，需要对此开展研究．对于弯曲韧性测试过程中的加载速率，ASTMC1609、JSCE．SF4及CECS13：2009的规定分别为0．05～0．10mm／min，0．10～0．20mm／min和0．10mm／min．由于加载速率会影响混凝土的强度测值，因而加载速率也可能

6、对弯曲韧性测值产生影响．笔者进行的初步试验结果也表明，在较高的加载速率下，粗合成FRSC试件在弯韧测试过程中更易发生脆断．本文参照CECS13：2009及ASTMC1609，分别在0．05，0．10及0．20ram／rain加载速率条件下，测试了经过不同干燥处理的粗合成纤维、钢纤维增韧喷射混凝土的弯曲韧性．以第一峰值弯曲强度、特定挠度下残收稿日期：2013—02—20作者简介：苏安双(1980一)，男，辽宁铁岭人，工程师，博士，主要从事混凝土材料研究．E—mail：assu@nhri．cn通信作者：丁建彤(E—ma

7、il：jtding@nhri．cn)学兔兔www.xuetutu.com第5期苏安双，等：含水率及加载速率对纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性的影响47余弯曲强度及弯曲韧性为考核指标，考察了含水率及加载速率对粗合成纤维、钢纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性的影响．1原材料及配合比1．1原材料水泥采用P·O42．5普通硅酸盐水泥，其物理力学性能指标见表1．特种掺合料采用市售产品，该产品主要成分为高SiO含量的掺合料与高效减水剂，其平均粒径D(4，3)为128nm，比表面积为21．6×10ITI／kg．增韧纤维采用2种市售聚丙烯粗合成

8、纤维，以及1种市售端钩型钢纤维，生产厂家提供的性能指标见表2．速凝剂采用市售无碱液体速凝剂，掺量为水泥的8％时，按照JC／T477标准检测的初凝时间3．3rain，终凝时间8．5rain．细骨料采用大理岩人工砂，细度模数2．8，石粉含量12．5％，饱和面干吸水率1．3％．粗骨料采用最大粒径15mm的大理岩人工米石．表1水泥物理力学性能Tab．1Mechani